[發明專利]液流電池電極材料的潤濕因子的評價方法和測定液流電池電極材料的潤濕因子的評價裝置

在審

• 申請號: 201810384269.2
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN110411901A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 王璐璘;劉慶華;孔德婷;唐堃;馬浩初;李永龍
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;喬雪微

本發明涉及液流電池領域，公開了液流電池電極材料的潤濕因子的評價方法和測定液流電池電極材料的潤濕因子的評價裝置，該評價方法包括：將液流電池電極材料固定于精密力學測試儀器下方，且液流電池電極材料下部與液相測試劑接觸，液流電池電極材料垂直于液相測試劑的液面；記錄不同接觸時間t下，精密力學測試儀器測得的力F的數值；將所述力F的數值對所述接觸時間t做圖得到潤濕性t?F曲線；對所述潤濕性t?F曲線進行一次線性擬合，得到擬合的一次線性函數，由該函數的斜率得到潤濕因子k。本發明提供的評價方法和裝置具有高效、耐腐蝕，準確性強，穩定性高，易操作的優勢，最終實現對多孔材料潤濕性的測試。

技術領域

本發明涉及液流電池領域，具體涉及液流電池電極材料的潤濕因子的評價方法和測定液流電池電極材料的潤濕因子的評價裝置。

背景技術

液流電池是一類電化學儲能技術，一般利用充放電過程中正極和負極液相中活性物質價態的變化實現能量的儲存和釋放。目前已經開發成功的包括全釩液流電池、鐵鉻液流電池和鋅溴液流電池等技術。液流電池主要適用于大規模儲能領域，包括新能源并網、電站調峰、智能微網、不間斷電源和獨立供電。由于新能源產業的迅速發展和節能環保產業的發展，對于液流電池等大規模儲能技術的需求呈快速上升趨勢。電極材料是液流電池的核心部件。電極材料一般由多孔的碳材料、多孔石墨材料或碳/石墨纖維材料構成，液體電解質被輸送至多孔電極內表面，在電極材料與電解液接觸的界面發生電化學反應，伴隨著活性物質價態的改變和電子的得失，從而實現電能的儲存和釋放。電極材料的潤濕性直接決定了電解液與電極接觸界面的大小，從而決定了電池輸出電流的大小，進而決定了電池的性能和成本。

CN104207320B公開了一種造紙法再造煙葉中煙草片基對涂布液吸收性的測定方法，該方法通過材料吸收液體的體積變化來判斷材料對液體的潤濕性，但實際操作過程中液滴體積難以計算，特別是吸收一定時間后剩余液滴體積無法精確確定。

CN105823706A公開了一種氣潤濕性測試方法，包括：將待測巖石吊掛在稱重裝置下，并將所述待測巖石浸入液體中，同時開始計時；按照第一預設時間間隔記錄吸水時間和所述待測巖石吸水后的質量；根據所述待測巖石吸水后的質量和所述吸水時間，獲取所述待測巖石的吸水速度；將吸水后100％含水飽和的所述待測巖石從液體中取出并放置在所述稱重裝置上，同時開始計時；按照第二預設時間間隔記錄揮發時間和所述待測巖石揮發后的質量；根據所述待測巖石揮發后的質量和所述揮發時間，獲取所述待測巖石的揮發速度；根據所述待測巖石的所述吸水速度和所述揮發速度獲取所述待測巖石的氣潤濕性。材料的吸液速率的計算跟材料對液體的吸收飽和度有密切關系，該結論也可從該方法的實施例中直接看出。不同吸液飽和度時計算出的吸液速率具有較大差異，很難實現不同材料在測試過程中保持相同的吸液飽和度。若不同材料均計算吸液100％飽和時的吸液速率，這使得潤濕性差的材料需要時間較長甚至無法實現。因此，該方法不適合用于比較不同材料的潤濕性。

CN102890042A公開了一種用于測定多孔材料的潤濕性的方法，其包括：將多孔材料的樣品放置在量熱計樣品池中，使所述樣品與潤濕流體接觸，并持續測量進入所述樣品池中的熱流，根據所述熱流測量的結果并考慮到所述流體壓縮的熱效應，對由所述流體填充的孔隙的第一潤濕接觸角進行計算，至少一次將具有所述樣品的所述樣品池中的壓力從初始值開始增大，直到所述樣品的所有孔隙完全由所述流體填充，并持續測量進入所述樣品池中的熱流，根據所述熱流測量的結果并考慮到所述流體壓縮的熱效應，對由所述流體填充的孔隙的第二潤濕接觸角進行計算，至少一次將具有所述樣品的所述樣品池中的壓力降低至初始值，并持續測量進入所述樣品池中的熱流，根據所述熱流測量的結果并考慮到所述流體壓縮的熱效應，對不含所述流體的孔隙的第三潤濕接觸角進行計算。該方法主要用于石油及天然氣工業。

液流電池電極材料多為多孔碳材料，電極材料表面粗糙使得其很難用常規接觸角測試儀測試其潤濕性。此外，液流電池電極材料的潤濕性主要是針對的可發生價態變化的酸性液體，而非一般水溶液，這使得電極材料對電解液的潤濕性測試具有更大的難度。